【知识点详解】
1. 光的折射:本实验主要探讨的是光从空气射入玻璃时发生的折射现象。根据光的折射定律,光在不同介质中传播时,光线会发生偏离原来直线传播方向的现象,即折射。折射率是描述介质对光的折射能力的物理量,它是入射角和折射角正弦的比值。
2. 测定玻璃折射率的方法:实验中采用“插针法”,通过观察并记录光线穿过玻璃砖前后的路径,确定入射光线、折射光线和法线的位置。通过大头针的位置固定光线的路径,确保光路的准确性。
3. 减小实验误差的策略:
- 玻璃砖的宽度应尽可能大,这样可以使得折射光线的侧移更加明显,方便测量。
- 大头针应垂直插在纸面上,保证光线定位准确。
- 大头针之间的距离适当大,减少因定位不准带来的误差。
- 插针时,P3 应同时挡住 P1 和 P2 的像,P4 应同时挡住 P3、P1 和 P2 的像,以确保折射光线的连续性。
4. 影响实验结果的因素:
- 如果玻璃砖的光学面不平行,会导致出射光线与入射光线不平行,但这并不影响折射率的测量,因为折射率是由光在介质中的传播速度决定的,不受玻璃砖形状影响。
5. 实验步骤:
- 在玻璃砖一侧插入大头针 A 和 B,另一侧插入 C 和 D,插入 D 时需使其挡住 C 和 A、B 的像,以确定出射光线。
- 通过作图法计算折射率,通常需要测量入射角和折射角,然后应用折射定律 n = sin i / sin r 计算折射率。
6. 实验注意事项:
- 玻璃砖的光学面(镀银面)不能直接接触,以免损坏。
- 使用带有刻度的直角三角板和量角器辅助测量角度,提高精度。
- 插针 P3 和 P4 的位置应在确保折射光线路径的基础上,适当考虑误差减小。
通过以上步骤,可以较为准确地测定玻璃的折射率。这个实验是高中物理选修3-4章节中的重要内容,旨在让学生理解光的折射现象并掌握测量折射率的基本实验技能。